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第六章多相系统中的化学
反应与传递现象
本章内容
6.1多相催化反应过程步骤、流体与催化剂之间的传热与传质
6.2外扩散对多相催化反应的影响
6.3多孔催化剂中的扩散与反应
6.4内扩散对多相催化反应的影响
6.5多相催化反应过程中扩散影响的判定
6.3.1多孔催化剂中的扩散与反应
1孔道扩散
Withtheporeradiusra
andmeanfreepathof
molecularmotionλ,the
孔道扩散的分类:
−2
whenλ/2ra≤10,i.e.,2ra≥100λ,
ordinarymoleculardiffusion(分子扩散);
whenλ/2ra≥10,i.e.,2ra≤0.1λ,
Knudsendiffusion.(努森扩散)
表面扩散
6.3.1多孔催化剂中的扩散与反应
1孔道扩散
有效扩散系数:
D=εD/τ
eiPim
Di−moleculardiffusioncoefficient,
ε−porosity,
P
τ−tortuosity,usually3∼5.
m
6.3.1多孔催化剂中的扩散与反应
2反应物的浓度分布
0
6.3.1多孔催化剂中的扩散与反应
2反应物的浓度分布
内扩散与表面反应同时进行。
若:反应速率扩散速率,
则:cA=cAS;
一般来说,cAcAS.
c
AG
c
AS
c
A
6.3.1多孔催化剂中的扩散与反应
3颗粒内反应物浓度分布方程的推导
薄片催化剂
基本假设:
催化剂颗粒等温;
孔隙结构均匀,各向同性;
厚度远比长度和宽度小,即
反应物A从颗粒外表面向内表面
的扩散可按一维扩散问题处理。
6.3.1多孔催化剂中的扩散与反应
3颗粒内反应物浓度分布方程的推导
薄片催化剂
dcdc
AA
Da()−Da()kcadZ
+
edZzdZedZzpA
2k
dc
Ap
ca:扩散面积
dZ2DA
e
2k:按催化剂体积计
dξ2p
2ϕξ
d
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